Enhanced production of aquatic plant biomass via the design of co-existing bacterial communities

通过共存细菌群落的设计提高水生植物生物量的产量

• 批准号: 18J10181
• 负责人: 石澤 秀紘
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J10181/
• 关键词: ウキクサ科植物; バイオマス; ファイトレメディエーション; 根圏細菌; 植物成長促進細菌; ウキクサ; 遺伝子解析; ウキクサ科植物; バイオマス; ファイトレメディエーション; 根圏細菌; 植物成長促進細菌; ウキクサ; 遺伝子解析

本研究課題では、植物の成長を促進する機能を持つ細菌、PGPB(Plant Growth-Promoting Bacteria)をウキクサ科植物に定着させることで、本植物によるバイオマス生産、水質浄化の効率を高めることを目的として行った。前年度、ランダムな遺伝子破壊と次世代シーケンス解析に基づく手法により、PGPBであるAquitalea magnusonii H3がコウキクサに付着する際に重要な役割を果たす遺伝子の推定を行った。本年度は、この解析結果を統計解析や基地の遺伝子との相同性解析に供すことで生物学的な解釈を行った。その結果、細胞外多糖の構造やIV型繊毛といった細胞外構造に加え、鞭毛運動、グルタミン代謝系、c-di-GMPシグナル伝達系といった機能に関する遺伝子がコウキクサへの付着に重要な役割を果たすことが示された。また、各種炭素源の資化や酸化的リン酸化経路に関する遺伝子にも強い関与が認められ、植物から分泌される炭素源を効率的に利用することの必要性も支持される結果となった。また、特に重要と考えられた6種類の遺伝子について個別に破壊株を作成し、野生株との競争条件においてコウキクサへの付着量を評価した。その結果、いずれの遺伝子についても野生株より有意に付着能力に優れる／劣ることが確認され、前年度における解析結果の妥当性が示された。一方、前年度の解析においては走化性の関与は認められなかったが、H3株の持つ4つの走化性関連遺伝子クラスターを全て破壊した破壊株の挙動を調べたところ、実際には走化性も本菌株によるコウキクサへの付着に重大な関与を示すことが明らかとなった。

该研究主题是为了提高生物量生产和水纯化的效率，通过沉积PGPB（植物生长促进细菌），这是一种促进植物生长，在鸭草植物中的细菌，并提高该植物的生物量生产和水净化效率。在上一年，我们通过使用基于随机基因破坏和下一代测序分析的方法来估算将PGPB连接到PGPB的重要作用。今年，我们通过与基础基因进行统计分析和同源性分析来进行生物学解释。结果，结果表明，与细胞外多糖结构和IV型纤毛型相关的基因在颅骨杂草的附着中起着重要作用。此外，已经发现与使用各种碳源和氧化磷酸化途径有关的基因高度参与，并且支持有效利用从植物中分泌的碳源的需求。此外，为六个认为特别重要的基因准备了破坏性菌株，并且在野生菌株的竞争条件下评估了对盆地的粘附量。结果，已经证实，所有基因的粘附能力明显优于野生菌株，这表明了上一年的分析结果的有效性。另一方面，尽管在上一年的分析中未发现趋化性，但是当我们研究了破坏H3菌株的所有四个与趋化性相关的基因簇的颠覆性菌株的行为时，实际上揭示了趋化性对菌株对菌株的粘附的重要贡献。